Разработка системы теплоснабжения административного здания с применением теплового насоса
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
вностью холодильного цикла.
Хотя ни одно вещество не обладает всеми выше упомянутыми характеристиками, хладагент выбирают по наиболее важным из них.
К наиболее распространенным веществам относятся хладагенты марок R12, R22, R502.
Хладагент аммиак, благодаря хорошим термодинамическим свойствам, можно использовать во всех случаях, где он допустим с учетом соблюдения соответствующих правил техники безопасности.
В последнее время в связи с ростом значимости теплонасосных установок повысился интерес к ряду других хладагентов, в особенности к маркам R21, R113, R12B1, прежде всего для интервала высоких температур конденсации.
Для оценки максимально возможной температуры воды для систем отопления приводится максимально допустимая температура конденсации теплового насоса, которая ограничена конструкцией компрессора. При приближении температуры конденсации теплового насоса к критической снижается термодинамическая эффективность цикла и резко ухудшается условие передачи теплоты к нагреваемой среде. Для достижения наиболее высоких температур необходимы рабочие вещества с существенно более высокими критическими температурами. Как правило, эти вещества имеют и более низкие уровни давления.
Диапазон рабочих тел практически безграничен. Каждая жидкость способная испаряться в интервале давлений от 0,1 до 2 МПа, при приемлемой температуре, представляет интерес. Работа при низких давлениях пара ведет к непропорционально большим компрессорам.
Эти соображения составляют диапазон возможных хладагентов от R13B1 до R40, из которого и подбираются подходящие рабочие тела. Все эти вещества весьма близки по степени сжатия и объемному расходу, так что окончательный выбор делается на основе соображений безопасности, энергетической эффективности и стоимости.
С точки зрения безопасности такие горючие вещества, как пропилен, пропан, метилхлорид, исключаются из рассмотрения. Их нельзя применять в тех случаях, когда не может быть обеспечена удовлетворительная техническая эксплуатация, в частности при теплоснабжении жилищ.
Аммиак нежелателен из-за его токсичности, которая выше только у сернистого ангидрида. Несмотря на это, аммиак все же применяется довольно широко в домашних холодильниках, где накоплен немалый опыт эксплуатации.
Наиболее приемлемым являются негорючие нетоксичные галоидоуглеродные соединения, среди которых можно сделать выбор. Для домашних абсорбционных установок аммиак остается предпочтительным.
Химическая стабильность имеет существенное значение для тепловых насосов. В холодильниках и кондиционерах рабочие жидкости применяют уже много лет, но в тепловых насосах рабочие температуры существенно выше.
Разрушение хладагента в основном происходит на выходе из компрессора в наиболее горячей точке цикла. Здесь металлические поверхности играют роль катализатора разложения хладагента в смеси с небольшим количеством масла, движущегося с большой скоростью. Моделировать такие условия в опытах с запаянными трубками или других испытаниях на совместимость очень трудно. Следует опираться на прямой опыт эксплуатации, который даст возможность указать максимальную температуру длительной выдержки для хладагентов.
Продукты разложения хладагентов обычно имеют кислотный характер. Они оказывают вредное действие на металлические детали и ограничивают ресурс машины.
R134a представляет собой не разрушающий озоновый слой хладагент, предназначенный для замены R12 в среднетемпературных агрегатах. R134a обладает нулевым потенциалом разрушения озонового слоя, а его потенциал глобального потепления составляет 1300, что гораздо ниже, чем ПГП R12, равного 8500. R134a не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздухом R134a может образовывать горючие смеси. По этой причине хладагент нельзя смешивать воздухом для проведения испытаний под давлением на предмет выявления утечек. В рамках программы PAFT завершено исследование токсичности R134а. Этот фреон - идеальный хладагент для областей применения, где особое значение придается безопасности и постоянству эксплуатационных характеристик.
Хладагент рекомендуется применять в системах кондиционирования воздуха (с центробежными и объемными компрессорами), охладителях, холодильных системах со средними температурами испарения, бытовых холодильниках, автомобильных и транспортных системах кондиционирования воздуха. В среднетемпературном оборудовании R134a обладает эксплуатационными характеристиками, близкими R12.
Таким образом, для нашего случая наиболее приемлемый вариант хладагент - R134a.
2.5 Выбор источника низкопотенциального тепла
Применение тепловых насосов всегда требует не только затрат энергии на привод, но и дополнительных источников тепла. Общедоступным источником низкопотенциальной теплоты является атмосферный воздух, который широко используют для малых теплонасосных установок. Однако низкие значения температуры воздуха, теплоемкости и коэффициента теплоотдачи не позволяет достичь приемлемых показателей энергетической эффективности крупных установок, в частности теплонасосных станций, к испарителям которых требуется подводить большие тепловые потоки.
Эффективность теплового насоса во многом зависит от выбора источника низкопотенциальной теплоты, так как повышение эффективности происходит при снижении разности температуры конденсации и температуры кипения рабочего вещества.
Для нашег